DE112004002155T5 - A method of integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process - Google Patents

A method of integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process Download PDF

Info

Publication number
DE112004002155T5
DE112004002155T5 DE112004002155T DE112004002155T DE112004002155T5 DE 112004002155 T5 DE112004002155 T5 DE 112004002155T5 DE 112004002155 T DE112004002155 T DE 112004002155T DE 112004002155 T DE112004002155 T DE 112004002155T DE 112004002155 T5 DE112004002155 T5 DE 112004002155T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric
gate stack
gate
segment
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE112004002155T
Other languages
German (de)
Inventor
Catherine B. Labelle
Boon-Yong Cupertino Ang
Joong S. Cupertino Jeon
Allison Kay San Jose Holbrook
Qi San Jose Xiang
Huicai Zhong
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GlobalFoundries Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Devices Inc filed Critical Advanced Micro Devices Inc
Publication of DE112004002155T5 publication Critical patent/DE112004002155T5/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51Insulating materials associated therewith
    • H01L29/511Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28167Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28202Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation in a nitrogen-containing ambient, e.g. nitride deposition, growth, oxynitridation, NH3 nitridation, N2O oxidation, thermal nitridation, RTN, plasma nitridation, RPN
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02247Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by nitridation, e.g. nitridation of the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02252Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by plasma treatment, e.g. plasma oxidation of the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28167Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28176Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation with a treatment, e.g. annealing, after the formation of the definitive gate conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28247Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon passivation or protection of the electrode, e.g. using re-oxidation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51Insulating materials associated therewith
    • H01L29/518Insulating materials associated therewith the insulating material containing nitrogen, e.g. nitride, oxynitride, nitrogen-doped material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51Insulating materials associated therewith
    • H01L29/517Insulating materials associated therewith the insulating material comprising a metallic compound, e.g. metal oxide, metal silicate

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat (104), wobei das Substrat (104) eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat (104) angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ätzen (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε, um einen Gatestapel (102) zu bilden, wobei der Gatestapel (102) ein dielektrisches Segment mit großem ε (106), das über dem Substrat (104) angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment (108), das über dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) angeordnet ist, aufweist;
Ausführen (204) eines Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102).
A method of fabricating a field effect transistor on a substrate (104), the substrate (104) having a high-k dielectric layer disposed over the substrate (104) and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer, comprising, the method comprising the steps of:
Etching (202) the gate electrode layer and the high-k dielectric layer to form a gate stack (102), the gate stack (102) comprising a high-k dielectric segment (106) disposed over the substrate (104); a gate electrode segment (108) disposed over the high-k dielectric segment (106);
Performing (204) a nitriding process on the gate stack (102).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Halbleiterbauelemente und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Herstellung von Feldeffekttransistoren.The The present invention generally relates to the field of semiconductor devices and more particularly, the present invention relates to the field of Production of field effect transistors.

Hintergrundbackground

Bei der Größenreduzierung von Feldeffekttransistoren („FET"), etwa PFET's und NFET's, verwenden Halbleiterhersteller Gatedielektrika mit einer hohen dielektrischen Konstante („großes ε"), um das Leistungsverhalten und die Zuverlässigkeit von FET's zu verbessern. Gatedielektrika mit großem ε sind in Technologien mit kleinen Strukturgrößen wünschenswert, da konventionelle Gatedielektrika, etwa Siliziumdioxid, zu dünn sind und diese zu einem hohen Tunnelstrom sowie zu anderen Problemen führen, die das Leistungsverhalten und die Zuverlässigkeit von FET's beeinträchtigen. Jedoch können Probleme während der Integration eines Gatedielektrikums mit großem ε in einem Transistorherstellungsprozess auftreten.at the size reduction Field effect transistors ("FETs"), such as PFETs and NFETs, use semiconductor manufacturers Gate dielectrics with a high dielectric constant ("large ε") to the performance and the reliability from FET's to improve. Gate dielectrics with large ε are in Technologies with small feature sizes desirable because conventional Gate dielectrics, such as silicon dioxide, are too thin and these to one high tunnel current as well as other problems that cause the performance and the reliability of FETs. However, you can Problems during the integration of a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process occur.

In einem konventionellen Transistorherstellungsprozess mit einem Gatedielektrikum mit großem ε kann ein Gatestapel hergestellt werden, indem eine Gateelektrodenschicht und eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über der Gateelektrodenenschicht und einem Substrat angeordnet ist, in einem Gateätzprozess geätzt werden. Die Gateelektrodenschicht, die ein leitendes Material, etwa Polysilizium, aufweisen kann, und die dielektrische Schicht mit großem ε, die Zirkonoxid, Hafniumoxid, oder andere Materialien mit großem ε, aufweisen kann, werden typischerweise durch Plasma in einer Plasmaätzkammer geätzt. Während des Plasmaätzvorganges kann jedoch das Plasma die Seitenwände des Gatestapels, der freiliegende Bereiche der Gateelektrode und Segmente mit Dielektrikum mit großem ε enthält, schädigen. Beispielsweise kann das Plasma einen Teil des dielektrischen Materials mit großem ε wegätzen und kann die chemische Struktur des Dielektrikums mit großem ε beeinflussen. Nach dem Gateätzprozess wird im Allgemeinen ein Nassreini gungsprozess an dem Gatestapel ausgeführt, um Kontaminationsstoffe zu entfernen. Jedoch kann auch der Nassreinigungsprozess das Dielektrikum mit großem ε schädigen, indem ein gewisser Anteil des dielektrischen Materials mit großem ε abgetragen wird. Des weiteren kann Sauerstoff lateral in das Gatedielektrikum mit großem ε während der nachfolgenden Prozessschritte eindiffundieren und die Eigenschaften des dielektrischen Materials mit großem ε und des Transistorgates ändern.In a conventional transistor fabrication process with a gate dielectric with big ε can one Gate stack can be made by a gate electrode layer and a high-k dielectric layer overlying the gate electrode layer and a substrate, are etched in a gate etching process. The gate electrode layer, which is a conductive material, such as polysilicon, and the high-k dielectric layer, zirconia, Hafnium oxide, or other high ε material, may be typical by plasma in a plasma etching chamber etched. While the plasma etching process However, the plasma may be the sidewalls of the gate stack, the exposed one Contains areas of the gate electrode and segments with dielectric with high ε damage. For example For example, the plasma can etch away a portion of the high-k dielectric material can influence the chemical structure of the dielectric with high ε. After the gate etching process In general, a wet cleaning process is performed on the gate stack executed to remove contaminants. However, also the wet cleaning process can damage the dielectric with high ε by a certain proportion of the high-k dielectric material is removed becomes. Furthermore, oxygen can be introduced laterally into the gate dielectric with big ε during the subsequent process steps diffuse and the properties of the high-k dielectric material and the transistor gate.

Es besteht daher ein Bedarf für ein effizientes Verfahren zum Integrieren eines Gatedielekrikums mit großem ε in einem Transistorherstellungsprozess.It There is therefore a need for an efficient method for integrating a gate radius with big ε in one Transistor manufacturing process.

Überblickoverview

Die vorliegende Erfindung richtet sich an diese Problematik und löst das Problem im Stand der Technik im Hinblick auf ein effizientes Verfahren zum Integrieren eines Gatedielektrikums mit großem ε in einem Transistorherstellungsprozess.The The present invention addresses this problem and solves the problem in the prior art with regard to an efficient method of integration a gate dielectric with large ε in one Transistor manufacturing process.

Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat, wobei das Substrat eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht aufweist, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, den Schritt des Ätzens der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε, um einen Gatestapel zu bilden, wobei der Gatestapel ein Segment aus Dielektrikum mit großem ε umfasst, das über dem Substrat angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment aufweist, das über dem Segment aus Dielektrikum mit großem ε angeordnet ist. Das Segment aus Dielektrikum mit großem ε kann beispielsweise Hafniumoxid, Hafniumsilikat, Zirkonoxid, Zirkonsilikat oder Aluminiumoxid sein und das Gateelektrodensegment kann Polysilizium sein.According to one illustrative embodiment comprises a method for producing a field effect transistor on a substrate, wherein the substrate is a dielectric layer with big ε over the Substrate is arranged, and has a gate electrode layer, the above the high-k dielectric layer is disposed, the step of the etching the gate electrode layer and the high-k dielectric layer around one Form gate stack, wherein the gate stack is a segment of dielectric includes with large ε, the above the substrate is arranged, and has a gate electrode segment, the above the segment of dielectric is arranged with a large ε. The segment made of high-k dielectric, for example Hafnium oxide, hafnium silicate, zirconium oxide, zirconium silicate or aluminum oxide and the gate electrode segment may be polysilicon.

Gemäß dieser anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Ausführen eines Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel. Der Nitrierungsprozess kann beispielsweise unter Anwendung eines Plasmas ausgeführt werden, um Seitenwände des Gatestapels zu Nitrieren, wobei das Plasma Stickstoff aufweist. Der Nitrierungsprozess kann bewirken, das Stickstoff in das Segment aus Dielektrikum mit großem ε eintritt und beispielsweise eine Sauerstoffdiffusionsbarriere in dem Segment aus Dielektrikum mit großem ε bildet. Der Schritt des Ätzens der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε kann in einer Prozesskammer ausgeführt werden, wobei die Prozesskammer auch angewendet wird, um den Nitrierungsprozess beispielsweise an dem Gatestapel auszuführen. In einer Ausführungsform wird der Schritt des Ätzens der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε in einer ersten Prozesskammer ausgeführt und der Schritt des Ausführens des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel wird in einer zweiten Prozesskammer ausgeführt. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen offenkundig.According to this illustrative embodiment The method further comprises performing a nitriding process at the gate stack. The nitration process can, for example, under Application of a plasma performed be sidewalls of the Nitrate gate stack, wherein the plasma has nitrogen. The nitration process can cause the nitrogen in the segment made of dielectric with a high ε occurs and, for example, an oxygen diffusion barrier in the segment made of dielectric with a high ε. The step of etching the Gate electrode layer and the high-k dielectric layer may be in executed a process chamber The process chamber is also applied to the nitriding process for example, to execute on the gate stack. In one embodiment becomes the step of etching the gate electrode layer and the high-k dielectric layer in one executed first process chamber and the step of performing the nitriding process on the gate stack becomes in a second process chamber executed. Other features and advantages of the present invention will become apparent for the expert in the study of the following detailed description and the accompanying Drawings obvious.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Struktur mit einem beispielhaften Transistorgatestapel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a cross-sectional view of a structure with an exemplary transistor gate stack according to an embodiment of the present invention.

2 ist ein Flussdiagramm, das beispielhaften Verfahrensschritten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. 2 FIG. 10 is a flowchart corresponding to example method steps according to an embodiment of the present invention. FIG.

Detaillierte Beschreibung der Erfindungdetailed Description of the invention

Die vorliegende Erfindung richtet sich an ein Verfahren zum Integrieren eines Gatedielektrikums mit großem ε in einen Transistorherstellungsprozess. Die folgende Beschreibung enthält spezielle Informationen, die sich auf die Implementierung der vorliegenden Erfindung beziehen. Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung in anderer Weise implementiert werden, als dies speziell in der vorliegenden Anmeldung erläutert ist. Ferner sind einige der speziellen Details der Erfindung nicht erläutert, um die Erfindung nicht unnötig zu verdunkeln.The The present invention is directed to a method of integration a gate dielectric with large ε in one Transistor manufacturing process. The following description contains special Information that pertains to the implementation of the present Relate invention. The person skilled in the art recognizes that the present invention be implemented in a different way than that specifically in the explained in the present application is. Furthermore, some of the specific details of the invention are not explains not unnecessary to the invention to darken.

Die Zeichnungen in der vorliegenden Anmeldung und die dazugehörige detaillierte Beschreibung richten sich lediglich an beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Der Kürze halber sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht speziell in der vorliegenden Anmeldung beschrieben und sind auch in den vorliegenden Zeichnungen nicht speziell dargestellt.The Drawings in the present application and the associated detailed Description is directed to exemplary embodiments only the invention. The brevity half are other embodiments of the present invention not specifically in the present application and are not specific in the present drawings shown.

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Struktur mit einem beispielhaften Gatestapel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Struktur 100 umfasst einen Gatestapel 102, der auf einem Substrat 104 angeordnet ist. Der Gatestapel 102 enthält ein dielektrisches Segment 106 mit großem ε und ein Gateelektrodensegement 108 und weist ferner Seitenwände 110 auf. In einer Ausführungsform umfasst der Gatestapel 102 eine Zwischenschicht (in 1 nicht gezeigt), die zwischen dem dielektrischen Segment mit großem ε 106 und dem Substrat 104 angeordnet ist. Die Struktur 100 stellt einen Zwischenschritt in einem Transistorherstellungsprozessablauf dar, der angewendet wird, um einen FET zu bilden, etwa einen NFET oder einen PFET, der den Gatestapel 102 enthält. 1 FIG. 12 shows a cross-sectional view of an exemplary structure with an exemplary gate stack according to one embodiment of the present invention. FIG. A structure 100 includes a gate stack 102 standing on a substrate 104 is arranged. The gate stack 102 contains a dielectric segment 106 with large ε and a gate electrode segment 108 and further includes sidewalls 110 on. In an embodiment, the gate stack comprises 102 an intermediate layer (in 1 not shown) interposed between the high-k dielectric segment 106 and the substrate 104 is arranged. The structure 100 FIG. 12 illustrates an intermediate step in a transistor fabrication process that is used to form a FET, such as an NFET or a PFET, covering the gate stack 102 contains.

Wie in 1 gezeigt ist, ist das dielektrische Segment 106 mit großem ε über dem Substrat 104 angeordnet und kann ein Dielektrikum mit großem ε, etwa Hafniumoxid, Hafniumsilikat, Zirkonoxid, Zirkonsilikat oder Aluminiumoxid aufweisen. Zu beachten ist, dass die zuvor erwähnten oder in anderen Teilen der vorliegenden Anmeldung erwähnten Dielektrika mit großem ε lediglich spezielle Beispiele sind, wobei auch andere Dielektrika mit großem ε verwendet werden können und die vorliegende. Erfindung ist nicht durch die Anwendung lediglich jener Dielektrika mit großem ε eingeschränkt, die zuvor erwähnt sind. Beispielsweise kann das dielektrische Segment mit großem ε 106 eine Dicke von ungefähr 20,0 Angstrom bis ungefähr 100,0 Angstrom aufweisen. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Gateelektrodensegment 108 über dem dielektrischen Segment mit großem ε 106 angeordnet und kann Polysilizium aufweisen. Beispielsweise kann das Gateelektrodensegment 108 eine Dicke von ungefähr 500,0 Angstrom bis ungefähr 1500,0 Angstrom aufweisen.As in 1 is shown is the dielectric segment 106 with large ε above the substrate 104 arranged and may have a dielectric with high ε, such as hafnium oxide, hafnium silicate, zirconium oxide, zirconium silicate or aluminum oxide. It should be noted that the high-k dielectrics mentioned above or referred to in other parts of the present application are merely specific examples, although other high-k dielectrics may be used, and the present invention. The invention is not limited by the use of only those high-k dielectrics previously mentioned. For example, the dielectric segment with large ε 106 have a thickness of from about 20.0 angstroms to about 100.0 angstroms. As in 1 is shown is the gate electrode segment 108 over the dielectric segment with large ε 106 arranged and may comprise polysilicon. For example, the gate electrode segment 108 have a thickness of about 500.0 angstroms to about 1500.0 angstroms.

Der Gatestapel 102, der das dielektrische Segment mit großem ε 106 und das Gateelektrodensegment 108 enthält, kann gebildet werden, indem eine dielektrische Schicht mit großem ε und eine Gateelektrodenschicht jeweils in einem Gateätzprozess geätzt werden. Vor dem Gateätzprozess wird die dielektrische Schicht mit großem ε über dem Substrat 104 gebildet, und die Gateelektrodenschicht kann über der dielektrischen Schicht mit großem ε in einer an sich bekannten Weise hergestellt werden. In dem Gateätzprozess können beispielsweise die dielektrische Schicht mit großem ε und die Gateelektrodenschicht in einer Prozesskammer geätzt werden, indem ein Plasmaätzprozess angewendet wird. In diesem Transistorherstellungsprozessablauf der vorliegenden Erfindung wird nach der Herstellung des Gatestapels 102 ein Nitrierungsprozess an dem Gatestapel 102 ausgeführt. Der Nitrierungsprozess kann ausgeführt werden, indem ein Plasma mit Stickstoff, d. h. ein Stickstoffplasma angewendet wird, um freiliegende Oberflächen des Gatestapels 102, etwa die Seitenwände 110, zu Nitrieren bzw. im Stickstoff einzubauen. Der Nitrierungsprozess kann in der gleichen Prozesskammer ausgeführt werden, die verwendet wird, um den Gatestapel 102 in dem zuvor erläuterten Gateätzprozess zu bilden. In einer Ausführungsform wird der Nitrierungsprozess in einer anderen Prozesskammer als der Kammer (d. h. die Prozesskammer) ausgeführt, die zum Durchführen des Gateätzprozesses verwendet wird. In einer derartigen Ausführungsform wird nach dem Gateätzprozess die den Gatestapel 102 aufweisende Scheibe aus der Prozesskammer entfernt, die zum Ausführen des Gateätzprozesses verwendet wurde, und es wird ein Nassreinigungsprozess an der Scheibe in einer Nassreinigungsanlage durchgeführt. Die den Gatestapel 102 aufweisende Scheibe wird dann in einer weiteren Prozesskammer angeordnet, in der der Nitrierungsprozess an dem Gatestapel 102 durchgeführt wird. In einer Ausführungsform wird der Nitrierungsprozess an dem Gatestapel 102 unmittelbar nach dem Durchführen des Gateätzprozesses ausgeführt.The gate stack 102 containing the dielectric segment with large ε 106 and the gate electrode segment 108 may be formed by etching a high-k dielectric layer and a gate electrode layer in a gate etching process, respectively. Before the gate etching process, the high-k dielectric layer becomes over the substrate 104 and the gate electrode layer may be formed over the high-k dielectric layer in a manner known per se. For example, in the gate etching process, the high-k dielectric layer and the gate electrode layer in a process chamber may be etched by using a plasma etching process. In this transistor fabrication process flow of the present invention, after the fabrication of the gate stack 102 a nitration process on the gate stack 102 executed. The nitriding process may be carried out by applying a plasma with nitrogen, ie, a nitrogen plasma, to exposed surfaces of the gate stack 102 like the side walls 110 , to nitrate or to install in nitrogen. The nitriding process can be carried out in the same process chamber used to stack the gate 102 in the gate etching process explained above. In one embodiment, the nitriding process is performed in a process chamber other than the chamber (ie, the process chamber) used to perform the gate etching process. In such an embodiment, after the gate etching process, the gate stack becomes 102 Removed disc removed from the process chamber, which was used to perform the gate etching process, and it is carried out a wet cleaning process on the disc in a wet cleaning system. The the gate stack 102 having disc is then placed in a further process chamber, in which the nitriding process on the gate stack 102 is carried out. In one embodiment, the nitriding process on the gate stack 102 executed immediately after performing the gate etching process.

Durch Ausführen des Nitrierungsprozesses, um die Seitenwände 110 des Gatestapels 102 nach dem Ausführen des Gateätzprozesses mit Stickstoff zu behandeln, kann der Prozessablauf der vorliegenden Erfindung den Nitrierungsprozess nutzen, um Schäden zu reparieren, die an dem Gatestapel 102 während des Gateätzprozesses aufgetreten sein können. Ferner kann während des Nitrierungsprozesses Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε 106 eingeführt werden. Als Folge davon kann der Stickstoff, der in das dielektrische Segment mit großem ε 106 eingeführt wird, eine Barrieren bilden, die eine unerwünschte laterale Sauerstoffdiffusion in das dielektrische Segment mit großem ε 106 während der nachfolgenden Prozessschritte verhindern kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Gatestapel mit einer Zwischenschicht verwendet ist, wobei die Zwischenschicht Nitrid aufweist, kann der Nitrierungsprozess Nitrid ersetzen, das in der Zwischenschicht während des Gateätzprozesses verbraucht wurde.By performing the nitriding process, around the sidewalls 110 of the gate pack 102 to Upon performing the gate etch process with nitrogen, the process flow of the present invention may utilize the nitriding process to repair damage to the gate stack 102 may have occurred during the gate etching process. Further, during the nitriding process, nitrogen may be introduced into the high-k dielectric segment 106 be introduced. As a result, the nitrogen that enters the dielectric segment with high ε 106 introduced, form a barrier, which unwanted lateral oxygen diffusion into the dielectric segment with large ε 106 during the subsequent process steps can prevent. In an embodiment of the present invention in which a gate stack having an interlayer is used wherein the interlayer comprises nitride, the nitriding process may replace nitride consumed in the interlayer during the gate etch process.

Nach dem Durchführen des Nitrierungsprozesses geht der Transistorfertigungsprozessablauf der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise wie ein konventioneller Transistorherstellungsprozess weiter. Beispielsweise können Source/Drain-Gebiete in dem Substrat 104 benachbart zu dem Gatestapel 102 implantiert werden, es können Abstandshalter benachbart zu den Seitenwänden 110 des Gatestapels 102 gebildet werden, eine schnelle thermi sche Behandlung sowie andere Prozessschritte können ausgeführt werden, die zur Vervollständigung eines Transistors, etwa eines FET's erforderlich sind.After performing the nitriding process, the transistor fabrication process flow of the present invention proceeds in a manner similar to a conventional transistor fabrication process. For example, source / drain regions in the substrate 104 adjacent to the gate stack 102 can be implanted, it can spacers adjacent to the side walls 110 of the gate pack 102 can be formed, a fast thermal cal treatment and other process steps can be performed, which are required to complete a transistor, such as a FET's.

2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Gewisse Details und Merkmale sind aus dem Flussdiagramm 200 weggelassen, die dem Fachmann auf diesem Gebiet vertraut sind. Beispielsweise kann ein Schritt aus mehreren Teilschritten bestehen oder kann spezielle Anlagen oder Materialien erfordern, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Im Schritt 202 des Flussdiagramms 200 werden eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über einem Substrat angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, zur Herstellung eines Gatestapels geätzt. Beispielsweise kann der Gatestapel 102, der das dielektrische Segment mit großem ε 106, das über einem Substrat 104 angeordnet ist, und das Gateelektrodensegment 108, das über dem dielektrischen Segment mit großem ε 106 angeordnet ist, durch geeignetes Ätzen der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε unter Anwendung eines Plasmaätzverfahrens in einem Gateätzprozess gebildet werden. 2 FIG. 12 is a flowchart illustrating an example method according to an embodiment of the present invention. FIG. Certain details and features are from the flow chart 200 omitted, which are familiar to those skilled in the art. For example, a step may consist of several substeps or may require special equipment or materials, as is known in the art. In step 202 of the flowchart 200 For example, a high-k dielectric layer disposed over a substrate and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer are etched to form a gate stack. For example, the gate stack 102 containing the dielectric segment with large ε 106 that over a substrate 104 is arranged, and the gate electrode segment 108 , which is above the dielectric segment with large ε 106 is formed by appropriately etching the gate electrode layer and the high-k dielectric layer using a plasma etching method in a gate etching process.

Im Schritt 204 wird ein Nitrierungsprozess an dem Gatestapel nach dem Ausführen des Gateätzprozesses durchgeführt. Beispielsweise kann der Nitrierungsprozess an dem Gatestapel 102 nach dem Gateätzprozess unter Anwendung eines Stickstoffplasmas zur Nitrierung der Seitenwände 110 des Gatestapels 102 ausgeführt werden. Der Nitrierungsprozess kann beispielsweise in der gleichen Prozesskammer ausgeführt werden, die auch zum Durchführen des Gateätzprozesses benutzt wird. In einer Ausführungsform wird eine Prozesskammer, die unterschiedlich zu jener (d. h. der Prozesskammer) ist, die zum Ausführen des Gateätzprozesses eingesetzt wird, verwendet, um den Nitrierungsprozess auszuführen. Im Schritt 206 wird der Transistorprozessablauf fortgesetzt, indem Prozessschritte ausgeführt werden, die zur Vervollständigung der Transistorherstellung erforderlich sind. Beispielsweise können Source/Drain-Gebiete in dem Substrat 104 benachbart zu dem Gatestapel 102 implantiert werden, es können Abstandshalter benachbart zu den Seitenwänden 110 des Gatestapels 102 gebildet werden, und andere geeignete Prozessschritte können ausgeführt werden, um die Herstellung eines Transistors, etwa eines FET's, abzuschließen.In step 204 For example, a nitriding process is performed on the gate stack after performing the gate etching process. For example, the nitration process on the gate stack 102 after the gate etching process using a nitrogen plasma to nitride the sidewalls 110 of the gate pack 102 be executed. For example, the nitriding process may be carried out in the same process chamber that is also used to perform the gate etching process. In one embodiment, a process chamber different from that (ie, the process chamber) used to perform the gate etch process is used to perform the nitridation process. In step 206 the transistor process flow is continued by performing process steps necessary to complete transistor fabrication. For example, source / drain regions in the substrate 104 adjacent to the gate stack 102 can be implanted, it can spacers adjacent to the side walls 110 of the gate pack 102 and other suitable process steps may be performed to complete the fabrication of a transistor such as a FET.

Wie zuvor erläutert ist, kann somit durch Ausführen des Nitrierungsprozesses nach einem Gateätzprozess erfindungsgemäß der Nitrierungsprozess angewendet werden, um Schäden zu reparieren, die an Seitenwänden des Gatestapels während des Gateätzprozesses auftreten können. Ferner wird durch den erfindungsgemäßen Nitrierungsprozess Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε des Gatestapels eingeführt, so dass der Stickstoff eine Barriere bildet, die eine unerwünschte laterale Sauerstoffdiffusion in das dielektrische Segment mit großem ε während nachfolgender Prozessschritte verhindern kann.As previously explained can, therefore, by running of the nitriding process after a gate etching process according to the invention, the nitriding process be applied to damage to repair that on sidewalls of the gate stack during the gate etching process may occur. Furthermore, by the nitration process according to the invention nitrogen introduced into the high-k dielectric segment of the gate stack, see FIG that the nitrogen forms a barrier that is an undesirable lateral Oxygen diffusion into the high-k dielectric segment during the following Can prevent process steps.

Aus der vorhergehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird deutlich, dass diverse Techniken zum Implementieren der Konzepte der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, ohne von deren Schutzbereich abzuweichen. Obwohl die Erfindung mit Bezug zu gewissen Ausführungsformen beschrieben ist, erkennt der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als anschaulich und nicht einschränkend zu erachten. Es sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die speziellen beispielhaften beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass viele andere Anordnungen, Modifizierungen und Substitutionen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.Out the foregoing description of exemplary embodiments It will be apparent from the present invention that various techniques used to implement the concepts of the present invention can be without departing from its scope. Although the invention with Reference to certain embodiments is described, the skilled artisan recognizes that changes in form and detail carried out can be without deviate from the spirit and scope of the invention. The described exemplary embodiments are in each Regard as vivid and not restrictive. It should It should be noted that the invention is not limited to the specific examples described embodiments limited is, but that many other arrangements, modifications and substitutions possible are without departing from the scope of the invention.

Somit wird ein Verfahren zum Integrieren eines Gatedielektrikums mit großem ε in einen Transistorherstellungsprozess beschrieben.Consequently discloses a method of integrating a high-k gate dielectric into a Transistor manufacturing process described.

Fig. 2

202
Ätzen der Gateelektrode und der dielektrischen Schicht mit großem ε, die über dem
Substrat angeordnet sind, um einen Gatestapel zu bilden
204
Ausführen des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel nach dem Gateätzprozess
206
Fortsetzen des Transistorprozessablaufs durch Ausführen von Prozessschritten, die
zur Vollendung der Transistorherstellung erforderlich sind
Fig. 2
202
Etching the gate electrode and the high-k dielectric layer over the
Substrate are arranged to form a gate stack
204
Performing the nitriding process on the gate stack after the gate etching process
206
Continue the transistor process flow by performing process steps that
necessary to complete the transistor fabrication

ZusammenfassungSummary

Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat (104), das eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat (104) angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, aufweist, einen Schritt des Ätzens (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε, um einen Gatestapel (102) zu bilden, wobei der Gatestapel (102) ein dielektrisches Segment mit großem ε (106), das über dem Substrat (104) angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment (108), das über den dielektrischen Segment mit großem ε (106) angeordnet ist, aufweist. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Ausführen (204) eines Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102). Der Nitrierungsprozess kann beispielsweise durch Verwenden eines Plasmas zur Nitrierung von Seitenwänden (110) des Gatestapels (102) angewendet werden, wobei das Plasma Stickstoff enthält. Der Nitrierungsprozess kann bewirken, das Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε (106) eintritt und beispielsweise eine Sauerstoffdiffusionbarriere in dielektrischen Segment mit großem ε (106) bildet. According to one illustrative embodiment, a method of fabricating a field effect transistor on a substrate ( 104 ), which has a high-k dielectric layer overlying the substrate ( 104 ), and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer has a step of etching (FIG. 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer around a gate stack ( 102 ), the gate stack ( 102 ) a dielectric segment with high ε ( 106 ) above the substrate ( 104 ), and a gate electrode segment (FIG. 108 ) across the high-k dielectric segment ( 106 ) is arranged. According to this exemplary embodiment, the method further comprises executing ( 204 ) of a nitration process on the gate stack ( 102 ). The nitriding process can be carried out, for example, by using a plasma for nitriding sidewalls (US Pat. 110 ) of the gate stack ( 102 ), the plasma containing nitrogen. The nitriding process may cause the nitrogen to enter the high-k dielectric segment (FIG. 106 ) and, for example, an oxygen diffusion barrier in a high-k dielectric segment ( 106 ).

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat (104), wobei das Substrat (104) eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat (104) angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ätzen (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε, um einen Gatestapel (102) zu bilden, wobei der Gatestapel (102) ein dielektrisches Segment mit großem ε (106), das über dem Substrat (104) angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment (108), das über dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) angeordnet ist, aufweist; Ausführen (204) eines Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102).Method for producing a field effect transistor on a substrate ( 104 ), the substrate ( 104 ) a high-k dielectric layer overlying the substrate ( 104 ), and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer, the method comprising the steps of: etching ( 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer around a gate stack ( 102 ), the gate stack ( 102 ) a dielectric segment with high ε ( 106 ) above the substrate ( 104 ), and a gate electrode segment (FIG. 108 ), which is above the high-k dielectric segment (FIG. 106 ) is arranged; To run ( 204 ) of a nitration process on the gate stack ( 102 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausführens (204) des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102) umfasst: Verwenden eines Plasmas, um Stickstoff in Seitenwände (110) des Gatestapels (102) einzubringen, wobei das Plasma Stickstoff aufweist.The method of claim 1, wherein the step of executing ( 204 ) of the nitration process on the gate stack ( 102 ) comprises: using a plasma to add nitrogen to sidewalls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ), wherein the plasma has nitrogen. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausführens (204) des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102) bewirkt, das Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε (106) eindringt, wobei der Stickstoff eine Sauerstoffdiffusionsbarriere in dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) bildet.The method of claim 1, wherein the step of executing ( 204 ) of the nitration process on the gate stack ( 102 ) causes the nitrogen in the high-k dielectric segment ( 106 nitrogen penetrates an oxygen diffusion barrier in the high-k dielectric segment (FIG. 106 ). Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat (104), wobei das Substrat (104) eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat (104) angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren den Schritt des Ätzens (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε zur Herstellung eines Gatestapels (102) umfasst, wobei der Gatestapel (102) ein dielektrisches Segment mit großem ε (106), das über dem Substrat (104) angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment (108), das über dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Ausführen (204) eines Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102).Method for producing a field effect transistor on a substrate ( 104 ), the substrate ( 104 ) a high-k dielectric layer overlying the substrate ( 104 ), and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer, the method comprising the step of etching (FIG. 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer for producing a gate stack (US Pat. 102 ), wherein the gate stack ( 102 ) a dielectric segment with high ε ( 106 ) above the substrate ( 104 ), and a gate electrode segment (FIG. 108 ), which is above the high-k dielectric segment (FIG. 106 ), the method being characterized by: executing ( 204 ) of a nitration process on the gate stack ( 102 ). Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Ausführens (204) des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102) Verwenden eines Plasmas zum Nitrieren von Seitenwänden (110) des Gatestapels (102) umfasst, wobei das Plasma Stickstoff enthält.The method of claim 4, wherein the step of executing ( 204 ) of the nitration process on the gate stack ( 102 ) Using a plasma for nitriding sidewalls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ), wherein the plasma contains nitrogen. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Ausführens (204) des Nitrierungsprozesses an dem Gatestapel (102) bewirkt, dass Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε (106) eintritt, wobei der Stickstoff eine Sauerstoffdiffusionsbarriere in dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) bildet.The method of claim 4, wherein the step of executing ( 204 ) of the nitration process on the gate stack ( 102 ) causes nitrogen to enter the high-k dielectric ( 106 ), wherein the nitrogen has an oxygen diffusion barrier in the high-k dielectric segment (FIG. 106 ). Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors auf einem Substrat (104), wobei das Substrat eine dielektrische Schicht mit großem ε, die über dem Substrat (104) angeordnet ist, und eine Gateelektrodenschicht, die über der dielektrischen Schicht mit großem ε angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ätzen (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε, um einen Gatestapel (102) zu bilden, wobei der Gatestapel (102) ein dielektrisches Segment mit großem ε (106), das über dem Substrat (104) angeordnet ist, und ein Gateelektrodensegment (108), das über dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) angeordnet ist, aufweist, und wobei der Gatestapel (102) Seitenwände (110) aufweist; Verwenden (204) eines Stickstoffplasmas, um die Seitenwände (110) des Gatestapels (102) zu nitrieren.Method for producing a field effect transistor on a substrate ( 104 ), wherein the substrate is a high-k dielectric layer above the substrate ( 104 ), and a gate electrode layer disposed over the high-k dielectric layer, the method comprising the steps of: etching ( 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer to form a gate pel ( 102 ), the gate stack ( 102 ) a dielectric segment with high ε ( 106 ) above the substrate ( 104 ), and a gate electrode segment (FIG. 108 ), which is above the high-k dielectric segment (FIG. 106 ), and wherein the gate stack ( 102 ) Side walls ( 110 ) having; Use ( 204 ) of a nitrogen plasma around the sidewalls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ) to nitride. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Verwendens (204) des Stickstoffplasmas zur Nitrierung der Seitenwände (110) des Gatestapels (102) bewirkt, das Stickstoff in das dielektrische Segment mit großem ε (106) eintritt, wobei der Stickstoff eine Sauerstoffdiffusionsbarriere in dem dielektrischen Segment mit großem ε (106) bildet.The method of claim 7, wherein the step of using ( 204 ) of the nitrogen plasma for nitriding the side walls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ) causes the nitrogen in the high-k dielectric segment ( 106 ), wherein the nitrogen has an oxygen diffusion barrier in the high-k dielectric segment (FIG. 106 ). Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Ätzens (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε zur Herstellung des Gatestapels (102) in einer Prozesskammer ausgeführt wird, wobei die Prozesskammer verwendet wird, um den Schritt des Verwendens (204) eines Stickstoffplasmas zur Nitrierung der Seitenwände (110) des Gatestapels (102) verwendet wird.The method of claim 7, wherein the step of etching ( 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer for producing the gate stack (US Pat. 102 ) is carried out in a process chamber, the process chamber being used to perform the step of using ( 204 ) of a nitrogen plasma for nitriding the side walls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ) is used. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Ätzens (202) der Gateelektrodenschicht und der dielektrischen Schicht mit großem ε zur Herstellung des Gatestapels (102) in einer ersten Prozesskammer ausgeführt wird, und wobei der Schritt des Verwendens (204) eines Stickstoffplasmas zur Nitrierung der Seitenwände (110) des Gatestapels (102) in einer zweiten Prozesskammer ausgeführt wird.The method of claim 7, wherein the step of etching ( 202 ) of the gate electrode layer and the high-k dielectric layer for producing the gate stack (US Pat. 102 ) is performed in a first process chamber, and wherein the step of using ( 204 ) of a nitrogen plasma for nitriding the side walls ( 110 ) of the gate stack ( 102 ) is performed in a second process chamber.
DE112004002155T 2003-11-08 2004-10-08 A method of integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process Ceased DE112004002155T5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/705,347 US20050101147A1 (en) 2003-11-08 2003-11-08 Method for integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process
US10/705,347 2003-11-08
PCT/US2004/033411 WO2005048333A1 (en) 2003-11-08 2004-10-08 Method for integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112004002155T5 true DE112004002155T5 (en) 2006-11-02

Family

ID=34552341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112004002155T Ceased DE112004002155T5 (en) 2003-11-08 2004-10-08 A method of integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20050101147A1 (en)
JP (1) JP2007511086A (en)
KR (1) KR101097964B1 (en)
CN (1) CN100416763C (en)
DE (1) DE112004002155T5 (en)
GB (1) GB2423636B (en)
TW (1) TWI344193B (en)
WO (1) WO2005048333A1 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7303996B2 (en) * 2003-10-01 2007-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. High-K gate dielectric stack plasma treatment to adjust threshold voltage characteristics
US7564108B2 (en) * 2004-12-20 2009-07-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitrogen treatment to improve high-k gate dielectrics
US20070010079A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-11 Hidehiko Ichiki Method for fabricating semiconductor device
JP5126930B2 (en) * 2006-02-06 2013-01-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
US20080001237A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device having nitrided high-k gate dielectric and metal gate electrode and methods of forming same
US7998820B2 (en) 2007-08-07 2011-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. High-k gate dielectric and method of manufacture
US7947561B2 (en) * 2008-03-14 2011-05-24 Applied Materials, Inc. Methods for oxidation of a semiconductor device
US20100297854A1 (en) * 2009-04-22 2010-11-25 Applied Materials, Inc. High throughput selective oxidation of silicon and polysilicon using plasma at room temperature
US8173531B2 (en) * 2009-08-04 2012-05-08 International Business Machines Corporation Structure and method to improve threshold voltage of MOSFETS including a high K dielectric
US8580698B2 (en) * 2010-04-14 2013-11-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for fabricating a gate dielectric layer
CN102347226A (en) * 2010-07-30 2012-02-08 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device and manufacture method thereof
US8450221B2 (en) * 2010-08-04 2013-05-28 Texas Instruments Incorporated Method of forming MOS transistors including SiON gate dielectric with enhanced nitrogen concentration at its sidewalls
CN104106128B (en) 2012-02-13 2016-11-09 应用材料公司 Method and apparatus for the selective oxidation of substrate
CN104465378B (en) * 2013-09-18 2018-11-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 The production method of semiconductor devices
CN113078208A (en) * 2021-03-09 2021-07-06 深圳大学 Surrounding grid field effect transistor and preparation method thereof

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0706088A1 (en) * 1990-05-09 1996-04-10 Canon Kabushiki Kaisha Photomask for use in etching patterns
JPH06310459A (en) * 1993-04-27 1994-11-04 Sony Corp Method and device for manufacturing semiconductor device
JPH06350093A (en) * 1993-06-04 1994-12-22 Toshiba Corp Manufacture of nonvolatile semiconductor memory
JP3390895B2 (en) * 1995-05-19 2003-03-31 富士通株式会社 Method of manufacturing MOS type semiconductor device
US6090210A (en) * 1996-07-24 2000-07-18 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas flow control in a process chamber
US5891798A (en) * 1996-12-20 1999-04-06 Intel Corporation Method for forming a High dielectric constant insulator in the fabrication of an integrated circuit
KR100259038B1 (en) * 1997-03-31 2000-06-15 윤종용 Method for manufacturing semiconductor capacitor and semiconductor capacitor manufactured thereby
TW377461B (en) * 1998-06-19 1999-12-21 Promos Technologies Inc Method of manufacturing gates
US6265260B1 (en) * 1999-01-12 2001-07-24 Lucent Technologies Inc. Method for making an integrated circuit capacitor including tantalum pentoxide
US6759337B1 (en) * 1999-12-15 2004-07-06 Lsi Logic Corporation Process for etching a controllable thickness of oxide on an integrated circuit structure on a semiconductor substrate using nitrogen plasma and plasma and an rf bias applied to the substrate
KR20020064624A (en) * 2001-02-02 2002-08-09 삼성전자 주식회사 Dielectric layer for semiconductor device and method of fabricating the same
US20050145959A1 (en) * 2001-03-15 2005-07-07 Leonard Forbes Technique to mitigate short channel effects with vertical gate transistor with different gate materials
US6734510B2 (en) * 2001-03-15 2004-05-11 Micron Technology, Ing. Technique to mitigate short channel effects with vertical gate transistor with different gate materials
JP3773448B2 (en) * 2001-06-21 2006-05-10 松下電器産業株式会社 Semiconductor device
KR100415538B1 (en) * 2001-09-14 2004-01-24 주식회사 하이닉스반도체 Capacitor with double dielectric layer and method for fabricating the same
KR100444604B1 (en) * 2001-12-22 2004-08-16 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash memory cell
JP2003249649A (en) * 2002-02-26 2003-09-05 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
US6566250B1 (en) * 2002-03-18 2003-05-20 Taiwant Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method for forming a self aligned capping layer
US20040188240A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Process for in-situ nitridation of salicides
US6864109B2 (en) * 2003-07-23 2005-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and system for determining a component concentration of an integrated circuit feature
US7015534B2 (en) * 2003-10-14 2006-03-21 Texas Instruments Incorporated Encapsulated MOS transistor gate structures and methods for making the same
US7361608B2 (en) * 2004-09-30 2008-04-22 Tokyo Electron Limited Method and system for forming a feature in a high-k layer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060108653A (en) 2006-10-18
GB0609291D0 (en) 2006-06-21
TW200524084A (en) 2005-07-16
KR101097964B1 (en) 2011-12-23
CN1875463A (en) 2006-12-06
JP2007511086A (en) 2007-04-26
WO2005048333A1 (en) 2005-05-26
GB2423636B (en) 2007-05-02
CN100416763C (en) 2008-09-03
US20050101147A1 (en) 2005-05-12
TWI344193B (en) 2011-06-21
GB2423636A (en) 2006-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004009740T2 (en) Semiconductor devices with transistors and manufacturing method thereto
DE112005002158B4 (en) A method of manufacturing a semiconductor device comprising a high-K gate dielectric layer and a metal gate electrode
DE60220230T2 (en) METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE112005001593B4 (en) A method of manufacturing a semiconductor device having a high-K-gate dielectric layer and a metal gate electrode
DE102006046374B4 (en) A method of reducing paint poisoning during patterning of silicon nitride films in a semiconductor device
DE102005024798B4 (en) A method of fabricating a semiconductor device having different gate dielectric layers
DE10359493B4 (en) Integration method for a semiconductor device with a recessed gate electrode
DE112011102606B4 (en) Method for producing a semiconductor transistor unit
DE112004002155T5 (en) A method of integrating a high-k gate dielectric in a transistor fabrication process
DE102009031155A1 (en) Uniform high-k metal gate stack by setting a threshold voltage for complex transistors by diffusing a metal species prior to gate patterning
DE2125303B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
DE102016100268A1 (en) FINFET GATE STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE19950708A1 (en) Self-aligned cobalt silicide layers of different thicknesses, e.g. for MOS transistors, are formed by locally thinning a titanium cover layer prior to reacting an underlying cobalt layer with silicon surfaces
DE10335100B4 (en) A method of fabricating truncated sidewall spacers for a polysilicon line and method of fabricating a field effect transistor
DE19749345A1 (en) MOSFET semiconductor component with SOI structure
DE102006029229A1 (en) Manufacturing method for an integrated semiconductor structure and corresponding integrated semiconductor structure
DE102009047307A1 (en) Increasing the stability of a high-k gate dielectric in a high-k gate stack by an oxygen-rich titanium nitride capping layer
DE112008000110T5 (en) Power MOSFET with planarized metallization and high density
DE102008009086B3 (en) Integrated circuit manufacturing method, involves oxidizing metallic layer of transistor, and implementing temperature step for activating dopants before oxidization of metallic layer or simultaneously for oxidizing metallic layer
DE102009023298A1 (en) Deformation increase in transistors with an embedded strain-inducing semiconductor alloy by creating patterning non-uniformities at the bottom of the gate electrode
DE10240423A1 (en) Semiconductor element with a field effect transistor and a passive capacitor with reduced leakage current and an improved capacitance per unit area
DE102019106603A1 (en) Structure and method for preventing silicide contamination during the manufacture of microprocessors with embedded flash memory
DE10235793B4 (en) Method for producing a semiconductor device (MOS transistor)
DE102013204614B4 (en) A method of forming a gate electrode of a semiconductor device
DE102016124264B4 (en) Method for use in forming a semiconductor device and a device made by the method

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law

Ref document number: 112004002155

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20061102

Kind code of ref document: P

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GLOBALFOUNDRIES INC., GRAND CAYMAN, KY

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUSSER,

8131 Rejection